Способ определения параметров функции преобразования измерительного канала информационно-измерительной системы Советский патент 1985 года по МПК G01R35/00 

Изобретение относится к электроизме рительной системе и предназначено для использованияв информационно-измерительных системах с измерительными каналами, имеющими существенно нелинейные функции преобразования. Цель изобретения - упрощение способа за счет исключения необходимости применения специального высокостабиль ного метрологически обслзживаемого входного звена и расширение области практического использования в тех информационно-измерительньпс системах в которых известные способы не могут быть осуществлены из-за невозможности периодического отключения и подключения диэлектрических параметров к измерительным каналам непосредственно в процессе измерений. На фиг.1 пок -эаны графики; возможной функции преобразования f(х) измерительного канала и ее аппроксимируюЩих функций VCx); на фиг. 2 - структурная схема устройства, реализующего предложенный способ. Линейную функцию, аппроксимирующую функцию преобразования измеритель ного канала на любом из ее участков, можно записать в виде Y c,...k,x, , где «. - параметр линейной аппроксимирующей функции, характеризующей точку ее пересечения с осью ординат; j Ь - параметр линейной функции, определяющей наклон функции преобразования; V - переменная фзшкции, соответствующая значениям вьпсодного 40 .сигнала измерительного устройства;X - переменная функции, соответствующая значениям входного сигнала измерительного уст- 45 ройства; i - порядковый номер участка функции преобразования, аппроксимированного линейной функцией.50 Вначале, при нулевом входном сигнале, определяется параметр « функции преобразования измерительного канала, не зависящий от величины входного сигнала, т. е. проводится измерение при 55 нулевом входном сигнале (х 0): (1) К входу измерительного канала подключают образцовый входной сигнал фиксированного значения 8 . Проводят измерение образцового сигнала ё:, у й --ьце. (2) Принимая функцию преобразования на данном начальном участке диапазона измерения за линейную, из соотношения (2) определяют наклон V. первого линеаризованного участка: Чл-Уа Затем образцовый сигнал отключают и подключают необразцовый, величину которого изменяют до момента получения на выходе измерительного канала результата Y предыдущего измерения: V, ,. (4) В момент получения результата измерения Y вновь подключают образцовый сигнал 9 и проводят измерение суммы образцового и необразцового сигналов: , U) где й, Ь, параметры линейной функции, соответствующие новому участку Y. Y диапазона измерений (участку АВ на фиг.1). Рассматривая точку А (V 9) функции преобразования измерительного канала как точку пересечения (соприкосновения) соседних участков диапазона измерений, результат измерения можно записать, используя параметры «2 , Ъ2 как Y2 « SSТогда, определив разность последнего и предпоследнего результатов измерения (i.®), U) можно определить наклон следующего линеаризованного участка функции преобразования: 2-е Проводят сравнение величин Ъ. и 2-. Для использованного графического примера . В этом случае, очевидно, (а сс,, т.е. первый и второй участки функции преобразования аппроксимируются одной и той же линейной функцией с известными параметрами й и Ц (или в другом обозначении - tj). 3 Отключают образцовый входной сигнал в и проводят изменение величины Необразцового входного сигнала X до момента получения на выходе измерительного канала результата + -ЬзХ2. (8) В момент получения результата измерения Уовновь подключают образцовый сигнал б и проводят измерение суммы образцового сигнала в и необразцового, Vs-SCate.) где я,, bj - параметры линейной функции, соответствующие участку Vj, УЗ диапа зона измерений (участк ВС на фиг.1). Определяют разность двух последних результатов измерений: Хз-Ч, с.з.Ц(х,.е)-с,,Ц9.(1о Тогда наклон Ъз очередного линеаризованного участка ВС равен Ц Проводят сравнение Ъ2 и Ъд. В гр фическом Примере наклон линеаризова ного участка ВС изменился, т.е. . Значение tj известно из соотношения (11). Остается определить неизвестный- параметр oi ли нейной функции, аппроксимирующей участок ВС функции преобразования измерительного канала. Для этого достаточно сторого можно предположить,, что результат измерения 2 (точка В функции преобразования) соответствует точке пересечения двух линейных функций. Поэтому для точки В можно записать систему двух уравнений (г-.Чч ;„, Y; 4j+bjX2 Решение этой системы относительно неизвестного параметра Oj находи ся в виде: « 2-T:-CV«. Результат измерения Yi соответствующий точке пересечения двух 804 линеаризованных участков, и параметры «5 , tj линеаризованного участка ВС запоминают. Дальнейшая последовательность операций по определению параметров функции преобразования измерительного канала во всем диапазоне измерений и соответствующие им аналитические выкладки аналогичны ранее рассмотренным. Устройство для реализации предложенного способа представлено в виде тен ометрических весов. Оно содержит грузоподъемную платформу 1 (фиг.2), образцовый груз 2 с величиной в , электромагниты 3-5, тензометрический ,преобразователь 6 и блок 7 обработки результатов измерения. Процесс определения параметров функции преобразования тензометрических весов проводится в соответствии с ранее указанной последовательностью операций, при этом отключение и подключение образцового груза 2 к грузоподъемной платформе 1 осуществляется с помощью электромагнита 3, а нагрузка платформы 1 выполняется электромагнитами 4 и 5. Для определения параметров функции преобразования тензометрических весов вначале проводят измерение при нулевом входном воздействии. При этом электромагниты 4 и 5 отключены, электромагнит 3 включен, образцовый груз 2 не оказывает воздействия на грузоподъемную платформу 1. В результате измерения получают значение Уд и запоминают его. Отключением электромагнита 3 нагружают грузоподъе 1ную платформу 1 образцовым грузом 2. Проводят второе измерение и получают результат: Y.S.SS. Определяют наклон первого линеаризованного участка - V.-Y . Включением электромагнита 3 снимают образцовую нагрузку с тензометрических весов. Включают электромагниты 4 и 5. При этом грузоподъемная платформа 1 оказывается под воздействием некоторой нагрузки х , величину которой изменяют до момента получения на выходе результата измерения, равного YI Изменение величины нагрузки осуществляют путем изменения величины

токов, протекающих в обмотках электромагнитов 4 и 5. В момент получения результата измерения, равного N, отключают электромагнит 3 и, тем .са мым, дополнительно нагружают платформу 1 образцовым грузом 2. Проводят измерение суммарного воздействия на платформу 1 нагрузкой Х , соответствующей результату измерения у образцовым грузом 2:

2 «2+Ь2{х, + в) ,,

Определяют разность двух последовательных результатов измерений:

V2-Y, Ц0.

Делят полученную разность на значение © образцового груза 2 и сравнивают величины наклона t и t j соседних участков функции преобразования. Возможно сраннение разности

(Y-,-YO) и (Yj-Y,)..

в случае, если Ъ 2 , определяет ся параметр а( линейной функции, аппроксимирующей второй участок функции преобразования тензометрических

весов.

Затем вновь включают электромагнит

3, снимая образцовую нагрузку 6 , и увеличивают ток в электромагнитах 4 и 5, пока на выходе не окажется результат измерения, равный При достижении выходным сигналом системы значения у отключают электромагнит 3 и проводят измерение суммарной величины нагрузки, обеспеченной электромагнитами 4 и 5 и образцовым грузом 2, Указанные операции позволяют получить

измерительную информацию, необходимую для определения наклона следующего участка функции преобразования и параметров линейной функции, аппроксимирующей этот участок.

Сохраняя порядок и последовательность подключения- и отключения к грузоподъемной платформе образцового груза 2, а также порядок изменения необразцовой нагрузки X за счет увеличения токов в электромагнитах 4 и 5, проводят кусочно-линейную аппроксимацию последующих участков функции преобразования тензометрических весов во всем диапазоне измерений и запоминают результаты измерений, соответствующие точкам пересечения линеаризованных участков и соответствующие им параметры линейной функции.

Реализация предлагаемого способа существенно упрощает автоматизацию метрологического обслуживания тензометрических весов. Операции включения (отключения) электромагнитов 4 и 5 и изменения величин токов в них могут быть реализованы на практике на основе простых технических решений. При этом функционалы управления всеми автоматическими операциями имеют простой вид и связаны с обработкой выходной информации. Расширение области практического применения способа определяется также возможностью проведения всех операций в реальных условиях эксплуатации на месте установки тензометрических весов.

/Л

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРА1{ЕТРОВ ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, основанный на регистрации при нулевом входном сигнале выходного сигнала V измерительного канала, соответствующего параметру я функции преобразования, характеризующему точку пересечения первой линейной аппроксимирующей функции с осью -ординат, отличающи йс я тем, что, с целью упрощения и расширения области практического использования, по измерительному каналу пропускают образцовый сигнал с фиксированной величиной 9 , регистрируют на еговыходе значение Ч и определяют наклон Ц функции преобразования на первом линеаризованном участке как У,-Уо/в , пропускают по измерительному каналу необразцовый сигнал, изменяют его величину до получения на выходе значения, равного Y, I добавляют к выставленному необразцовому сигналу образцовый сигнал дJ регистрируют на выходе значение Yo соответствующее их сумме, определяют наклон bj. функ1щи преобразования на втором линеаризованном участке как ,/6 , анало, гично для каждого линеаризованного участка определяют наклон Ь. функции преобразования , где Y.j. и Y - регистрируемые значе§ ния, соответствующие точкам пересе(Л чения (К-1)-й и К-й, «-Й и (К-И)-й линейных аппроксимирующих функций, и при равенстве Ьц Ь. принимают параметр иц, характеризующий точку пересечения К-й линейной аппроксимирующей функции с осью ординат, равным а